RU2695176C1

RU2695176C1 - Reciprocating pump

Info

Publication number: RU2695176C1
Application number: RU2018128400A
Authority: RU
Inventors: Дирк Питер КОМБРИНК
Original assignee: Юдифлоу Лимитед
Priority date: 2016-01-06
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2019-07-22
Also published as: NZ736566A; CN108474365B; ZA201608659B; AU2016337623B2; US20190010936A1; US10683856B2; EP3207249A1; WO2017064691A1; AU2016337623A1; EP3207249B1; CN108474365A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to pump engineering, particularly, to reciprocating pumps for pumping liquids. Pump 10 comprises first vertical riser 12, second vertical riser 14, first bypass pipeline 16, second bypass pipeline 18, lower valve assembly 20 and upper drive assembly 22. Drive assembly includes plungers 30, which have alternating directed downward pump forces on liquid columns in risers 12, 14. Valve assembly is located in reservoir 55 with water and includes suction holes 60, 64, which are in water, which lead to bypass pipelines 16 and 18 respectively. Valve unit includes system of valves and pistons 74, 76 for control of water flow in risers 12, 14 through bypass pipelines 12, 14 at alternating action of pump forces on water columns in risers 12, 14. Water in the risers is lifted and lowered in an alternating pendulum manner. Water soaks into and is alternately directed via bypass pipelines into risers, where water is pushed out of upper ends of risers 12, 14 through slots 31 formed in plungers.

EFFECT: there is energy saving.

8 cl, 9 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к возвратно-поступательному насосу для перекачивания жидкости.The present invention relates to a reciprocating pump for pumping a liquid.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

В соответствии с изобретением предусмотрен возвратно-поступательный насос для перекачивания жидкости, причем возвратно-поступательный насос включает в себя:In accordance with the invention, a reciprocating pump for pumping liquid is provided, wherein the reciprocating pump includes:

первый рабочий вертикальный трубопровод для удержания перекачиваемой жидкости, причем первый трубопровод имеет открытый верхний конец и нижний конец, причем верхний конец образует выпускное отверстие, через которое жидкость выпускается из первого трубопровода под давлением;a first working vertical pipe for holding the pumped liquid, the first pipe having an open upper end and a lower end, the upper end forming an outlet through which liquid is discharged from the first pipe under pressure;

второй рабочий вертикальный трубопровод для удержания перекачиваемой жидкости, причем второй трубопровод имеет открытый верхний конец и нижний конец, причем верхний конец образует выпускное отверстие, через которое жидкость выпускается из второго трубопровода под давлением;a second working vertical pipe for holding the pumped liquid, the second pipe having an open upper end and a lower end, the upper end forming an outlet through which the liquid is discharged from the second pipe under pressure;

клапанный узел, расположенный в нижних концевых областях первого и второго трубопроводов, причем клапанный узел содержит:a valve assembly located in the lower end regions of the first and second pipelines, the valve assembly comprising:

a) клапанный корпус, образующий первую клапанную камеру и отдельную вторую клапанную камеру, которая изолирована от первой клапанной камеры, причем первая клапанная камера находится в сообщении по потоку со вторым трубопроводом и образует первое выпускное отверстие и первое всасывающее отверстие, расположенное в источнике перекачиваемой жидкости, а вторая клапанная камера находится в сообщении по потоку с первым трубопроводом и образует второе выпускное отверстие и второе всасывающее отверстие, расположенное в источнике перекачиваемой жидкости;a) a valve body forming a first valve chamber and a separate second valve chamber, which is isolated from the first valve chamber, the first valve chamber being in communication with the second pipe and forms a first outlet and a first suction port located in the source of pumped liquid, and the second valve chamber is in fluid communication with the first pipeline and forms a second outlet and a second suction hole located in the source is pumped oh fluid;

b) первый комплект клапанов, содержащий первый односторонний выпускной клапан в первом выпускном отверстии для обеспечения потока жидкости из первой клапанной камеры в первый перепускной трубопровод, но предотвращения обратного потока; и первый односторонний всасывающий клапан в первом всасывающем отверстии для обеспечения потока из источника жидкости в первую клапанную камеру, но предотвращения обратного потока;b) a first valve set comprising a first one-way exhaust valve in a first outlet to allow fluid to flow from the first valve chamber to the first bypass pipe, but to prevent backflow; and a first one-way suction valve in the first suction port to allow flow from a fluid source to the first valve chamber, but to prevent backflow;

c) второй комплект клапанов, содержащий второй односторонний выпускной клапан во втором выпускном отверстии для обеспечения потока жидкости из второй клапанной камеры во второй перепускной трубопровод, но предотвращения обратного потока; и второй односторонний всасывающий клапан во втором всасывающем отверстии для обеспечения потока из источника жидкости во вторую клапанную камеру, но предотвращения обратного потока;c) a second set of valves, comprising a second one-way exhaust valve in the second outlet to provide fluid flow from the second valve chamber to the second bypass pipe, but to prevent backflow; and a second one-way suction valve in the second suction port to allow flow from a fluid source to the second valve chamber, but to prevent backflow;

d) первый поршень, расположенный с возможностью перемещения в первой клапанной камере, причем на сторону поршня воздействует столб жидкости в первом трубопроводе, причем первый поршень выполнен с возможностью перемещения между первым блокирующим положением, в котором первый поршень блокирует поток жидкости между первым всасывающим отверстием и первым выпускным отверстием, и вторым открытым положением, в котором возможен поток между первым всасывающим отверстием и первым выпускным отверстием;d) a first piston arranged to move in the first valve chamber, wherein a column of fluid acts on the piston side in the first conduit, the first piston being movable between the first blocking position, in which the first piston blocks the fluid flow between the first suction port and the first an outlet, and a second open position in which a flow is possible between the first suction port and the first outlet;

e) второй поршень, расположенный с возможностью перемещения во второй клапанной камере, причем на сторону поршня воздействует столб жидкости во втором трубопроводе, причем второй поршень выполнен с возможностью перемещения между первым блокирующим положением, в котором второй поршень блокирует поток жидкости между вторым всасывающим отверстием и вторым выпускным отверстием, и вторым открытым положением, в котором возможен поток между вторым всасывающим отверстием и вторым выпускным отверстием; иe) a second piston arranged to move in the second valve chamber, wherein a liquid column in the second conduit acts on the side of the piston, the second piston being movable between the first blocking position, in which the second piston blocks the fluid flow between the second suction port and the second an outlet, and a second open position in which a flow is possible between the second suction port and the second outlet; and

f) средство передачи усилия для передачи усилия, оказываемого на один из поршней столбом жидкости, воздействующим на поршень, на другой поршень и, следовательно, на столб жидкости, упирающийся в другой поршень,f) force transfer means for transmitting force exerted on one of the pistons by a liquid column acting on the piston, on the other piston and, therefore, on the liquid column resting against the other piston,

первый перепускной трубопровод, проходящий между первым выпускным отверстием и вторым трубопроводом, обеспечивая сообщение по потоку между жидкостью в первой клапанной камере и жидкостью во втором трубопроводе;a first bypass pipe extending between the first outlet and the second pipe, providing fluid communication between the liquid in the first valve chamber and the liquid in the second pipe;

второй перепускной трубопровод, проходящий между вторым выпускным отверстием и первым трубопроводом, обеспечивая сообщение по потоку между жидкостью во второй клапанной камере и жидкостью в первом трубопроводе; иa second bypass pipe extending between the second outlet and the first pipe, providing flow communication between the liquid in the second valve chamber and the liquid in the first pipe; and

приводной узел, содержащий:a drive unit comprising:

a) первый плунжер, который расположен с возможностью перемещения в первом трубопроводе в его верхнем конце для оказания направленного вниз насосного усилия на жидкость в первом трубопроводе;a) a first plunger that is movably disposed in a first pipe at its upper end to provide a downward pumping force to a liquid in the first pipe;

b) второй плунжер, который расположен с возможностью перемещения во втором трубопроводе в его верхнем конце для оказания направленного вниз насосного усилия на жидкость во втором трубопроводе; иb) a second plunger that is movably disposed in the second pipe at its upper end to provide a downward pumping force to the liquid in the second pipe; and

c) приводное средство для осуществления перемещения первого и второго плунжеров чередующимся возвратно-поступательным образом, при котором первый плунжер перемещается вниз, тем самым оказывая направленное вниз насосное усилие на жидкость в первом трубопроводе, тогда как второй плунжер одновременно перемещается вверх, позволяя выпуск жидкости из верхнего конца второго трубопровода, и при котором второй плунжер после этого перемещается вниз, тем самым оказывая направленное вниз насосное усилие на жидкость во втором трубопроводе, тогда как первый плунжер одновременно перемещается вверх, позволяя выпуск жидкости из верхнего конца первого трубопровода.c) a drive means for moving the first and second plungers in an alternating reciprocating manner, in which the first plunger moves down, thereby exerting a downward pumping force on the liquid in the first pipe, while the second plunger simultaneously moves upward, allowing the liquid to escape from the upper the end of the second pipeline, and in which the second plunger then moves down, thereby exerting a downward pumping force on the liquid in the second pipeline, then as the first plunger simultaneously moves upward, allowing the release of fluid from the upper end of the first pipeline.

Возвратно-поступательный насос может включать в себя U-образный трубопровод, который включает в себя первый и второй трубопроводы, обеспеченные вертикальными стояками U-образного трубопровода, причем клапанный корпус обеспечен в нижнем трубопроводном участке, проходящем между нижними концами стояков, причем нижний трубопроводный участок имеет центральный разделитель, который герметично делит нижний трубопроводный участок на две части, которые образуют первую и вторую клапанные камеры клапанного корпуса.The reciprocating pump may include a U-shaped pipe, which includes first and second pipes provided with vertical risers of the U-shaped pipe, the valve body being provided in a lower pipe section extending between the lower ends of the pipes, the lower pipe section having a central separator, which hermetically divides the lower pipeline section into two parts, which form the first and second valve chambers of the valve body.

Приводное средство может содержать электродвигатель и коленчатый вал, который приводится в движение электродвигателем, причем плунжеры соединены с коленчатым валом.The drive means may include an electric motor and a crankshaft that is driven by an electric motor, the plungers being connected to the crankshaft.

Первый и второй трубопроводы могут иметь жесткую полую цилиндрическую конструкцию на верхних концах. В связи с этим каждый плунжер может иметь комплементарную цилиндрическую конфигурацию, позволяющую скользящее возвратно-поступательное перемещение плунжеров в первом и втором трубопроводах. В частности, каждый плунжер может иметь закрытый верхний конец и открытый нижний конец и полый цилиндрический корпус, продолжающийся между верхним и нижним концами, причем верхний конец соединен с коленчатым валом приводного средства. Наружный диаметр корпуса каждого плунжера может быть немного меньше внутреннего диаметра верхней концевой области первого и второго трубопроводов, тем самым позволяя скользящее перемещение плунжера в одном из первого и второго трубопроводов.The first and second pipelines may have a rigid hollow cylindrical structure at the upper ends. In this regard, each plunger can have a complementary cylindrical configuration that allows sliding reciprocating movement of the plungers in the first and second pipelines. In particular, each plunger may have a closed upper end and an open lower end and a hollow cylindrical body extending between the upper and lower ends, the upper end being connected to the crankshaft of the drive means. The outer diameter of the body of each plunger may be slightly smaller than the inner diameter of the upper end region of the first and second pipelines, thereby allowing sliding movement of the plunger in one of the first and second pipelines.

Верхняя концевая область корпуса плунжера может образовывать несколько выпускных отверстий в боковой стенке, через которые выпускается жидкость при рабочем перемещении плунжера вверх и поднятии верхней концевой области плунжера в положение над верхним концом первого или второго трубопровода, в котором находится плунжер.The upper end region of the plunger body can form several outlet openings in the side wall through which liquid is discharged when the plunger is moved upward and the upper end region of the plunger is raised to a position above the upper end of the first or second pipeline in which the plunger is located.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Дополнительные признаки изобретения описаны ниже в качестве неограничивающего примера изобретения со ссылкой на сопровождающие схематические чертежи. На чертежах:Additional features of the invention are described below as a non-limiting example of the invention with reference to the accompanying schematic drawings. In the drawings:

Фигура 1 показывает вид сбоку возвратно-поступательного насоса в соответствии с изобретением в первом режиме работы;Figure 1 shows a side view of a reciprocating pump in accordance with the invention in a first mode of operation;

Фигура 2 показывает вид сбоку возвратно-поступательного насоса, показанного на Фигуре 1, во втором режиме работы;Figure 2 shows a side view of the reciprocating pump shown in Figure 1 in a second mode of operation;

Фигура 3 показывает частичный увеличенный вид сбоку клапанного узла возвратно-поступательного насоса, показанного на Фигуре 1, в первом режиме работы;Figure 3 shows a partial enlarged side view of the valve assembly of the reciprocating pump shown in Figure 1 in a first mode of operation;

Фигура 4 показывает частичный увеличенный вид сбоку клапанного узла возвратно-поступательного насоса, показанного на Фигуре 1, во втором режиме работы;Figure 4 shows a partial enlarged side view of the valve assembly of the reciprocating pump shown in Figure 1 in a second mode of operation;

Фигура 5 показывает частичный увеличенный вид сбоку верхней конструкции возвратно-поступательного насоса, показанного на Фигуре 1, в первом режиме работы;Figure 5 shows a partial enlarged side view of the upper structure of the reciprocating pump shown in Figure 1, in the first mode of operation;

Фигура 6 показывает вид сзади в разрезе возвратно-поступательного насоса, показанного на Фигуре 1, взятом по линии разреза VI-VI, показанной на Фигуре 3;Figure 6 shows a cross-sectional rear view of the reciprocating pump shown in Figure 1, taken along section line VI-VI shown in Figure 3;

Фигура 7 показывает вид сзади в разрезе возвратно-поступательного насоса, показанного на Фигуре 1, взятом по линии разреза VII-VII, показанной на Фигуре 4;Figure 7 shows a cross-sectional rear view of the reciprocating pump shown in Figure 1, taken along section line VII-VII shown in Figure 4;

Фигура 8 показывает частичный увеличенный вид сбоку клапанного узла другого варианта выполнения возвратно-поступательного насоса в соответствии с изобретением, в первом режиме работы; иFigure 8 shows a partial enlarged side view of a valve assembly of another embodiment of a reciprocating pump in accordance with the invention, in a first mode of operation; and

Фигура 9 показывает частичный увеличенный вид сбоку клапанного узла, показанного на Фигуре 8, во втором режиме работы возвратно-поступательного насоса.Figure 9 shows a partial enlarged side view of the valve assembly shown in Figure 8 in a second mode of operation of the reciprocating pump.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION

Со ссылкой на Фигуры 1-7 возвратно-поступательный насос в соответствии с изобретением в целом обозначен ссылочной позицией 10. Возвратно-поступательный насос 10 выполнен с возможностью перекачивания жидкостей, имеющих удельную плотность не меньше единицы. Возвратно-поступательный насос использует равновесную технологию гидравлического насоса для перемещения воды с меньшей высоты на большую высоту. Заявитель предполагает, что возвратно-поступательный насос в соответствии с изобретением подходит для забора воды из скважин, перекачивания воды вверх из стволов шахт, перекачивания воды из рек или запруд в резервуары на большей высоте, перекачивания морской воды из океана в рыболовные хозяйства или опреснительные установки, наполнения водяных резервуаров наверху высоких зданий, перекачивания воды в места на относительно большой высоте для хранения и последующего использования с целью обеспечения гидроэлектрической энергии, и т.д.With reference to Figures 1-7, the reciprocating pump in accordance with the invention is generally indicated by 10. The reciprocating pump 10 is configured to pump liquids having a specific gravity of at least one. The reciprocating pump uses equilibrium hydraulic pump technology to move water from a lower height to a higher height. The applicant suggests that the reciprocating pump in accordance with the invention is suitable for taking water from wells, pumping water up from mine shafts, pumping water from rivers or dams to reservoirs at a higher altitude, pumping sea water from the ocean to fisheries or desalination plants, filling water tanks at the top of tall buildings, pumping water to places at a relatively high height for storage and subsequent use to provide hydroelectric energy, etc.

Возвратно-поступательный насос 10 в общем содержит первый трубопровод в виде первого вертикального стояка 12, второй трубопровод в виде второго вертикального стояка 14, первый перепускной трубопровод 16, второй перепускной трубопровод 18, клапанный узел 20, расположенный в нижней концевой области первого и второго стояков, и приводной узел 22, расположенный в верхней концевой области первого и второго стояков.The reciprocating pump 10 generally comprises a first pipe in the form of a first vertical riser 12, a second pipeline in the form of a second vertical riser 14, a first bypass pipe 16, a second bypass pipe 18, a valve assembly 20 located in the lower end region of the first and second risers, and a drive unit 22 located in the upper end region of the first and second risers.

Первый стояк 12 включает в себя верхний жесткий цилиндрический трубный участок 12.1 и нижний гибкий трубный участок 12.2, который соединен с верхним жестким трубным участком 12.1. Верхний конец 24 верхнего трубного участка 12.1 открыт. Подобным образом второй стояк 14 включает в себя жесткий цилиндрический верхний трубный участок 14.1 и гибкий нижний трубный участок 14.2, который соединен с верхним трубным участком. Верхний конец 26 верхнего трубного участка 14.1 открыт. Нижние концевые области верхних трубных участков 12.1 и 14.1 являются резьбовыми для обеспечения соединения с нижними гибкими трубными участками 12.2 и 14.2 соответственно. Следует понимать, что конфигурация и конструкция трубных участков первого и второго стояков 12 и 14 будут зависеть от условий использования возвратно-поступательного насоса.The first riser 12 includes an upper rigid cylindrical pipe section 12.1 and a lower flexible pipe section 12.2, which is connected to the upper rigid pipe section 12.1. The upper end 24 of the upper pipe section 12.1 is open. Similarly, the second riser 14 includes a rigid cylindrical upper pipe section 14.1 and a flexible lower pipe section 14.2, which is connected to the upper pipe section. The upper end 26 of the upper pipe section 14.1 is open. The lower end regions of the upper pipe sections 12.1 and 14.1 are threaded to allow connection with the lower flexible pipe sections 12.2 and 14.2, respectively. It should be understood that the configuration and design of the pipe sections of the first and second risers 12 and 14 will depend on the conditions of use of the reciprocating pump.

На верхних концах первого и второго стояков 12 и 14 расположены чаши 28 для сбора, чтобы обеспечивать сбор жидкости, выпускаемой из них, как будет подробно рассмотрено ниже.At the upper ends of the first and second risers 12 and 14, collection cups 28 are arranged to allow collection of fluid discharged from them, as will be discussed in detail below.

Приводной узел 22 расположен над открытыми концами первого и второго стояков. Приводной узел 22 включает в себя пару плунжеров 30, каждый из которых расположен с возможностью перемещения в одном из первого и второго стояков 12 и 14 в их верхних концах для оказания направленного вниз насосного усилия на столбы жидкости в трубопроводах. Каждый плунжер 30 содержит полый цилиндрический корпус плунжера, имеющий закрытый верхний конец и открытый нижний конец, причем корпус плунжера образует несколько разнесенных по окружности выпускных щелей 31, через которые при использовании выпускается жидкость в чаши 28 для сбора. Наружный диаметр корпуса плунжера немного меньше внутреннего диаметра верхних участков трубопроводов, так что возможно скользящее перемещение корпуса плунжера в одном из трубопроводов.The drive unit 22 is located above the open ends of the first and second risers. The drive unit 22 includes a pair of plungers 30, each of which is positioned to move in one of the first and second risers 12 and 14 at their upper ends to exert a downward pumping force on the liquid columns in the pipelines. Each plunger 30 comprises a hollow cylindrical plunger body having a closed upper end and an open lower end, the plunger body forming several circumferentially spaced outlet slots 31, through which, in use, liquid is discharged into collection cups 28. The outer diameter of the plunger body is slightly smaller than the inner diameter of the upper sections of the pipelines, so that sliding movement of the plunger body in one of the pipelines is possible.

Приводной узел дополнительно включает в себя механическую приводную систему 32, содержащую электродвигатель 34 с регулируемой скоростью вращения. К верхними концам плунжеров 30 и к коленчатому валу 36 присоединены соединительные штоки 38 для перемещения плунжеров вверх и вниз в стояках 12 и 14 при вращении коленчатого вала. Заявитель предполагает, что в конкретной области применения возвратно-поступательный насос будет включать в себя систему солнечных коллекторов и блок аккумуляторов, которые заряжаются системой солнечных коллекторов, обеспечивая питание для работы электродвигателя 34. Возвратно-поступательный насос дополнительно включает в себя опорную платформу 40, которая расположена над верхними концами первого и второго стояков 12 и 14, и опоры 42 коленчатого вала, установленные на опорной платформе для поддержания коленчатого вала с возможностью вращения. Для размещения коленчатого вала и соединительных штоков обеспечен кожух 44.The drive unit further includes a mechanical drive system 32 comprising a variable speed motor 34. Connecting rods 38 are attached to the upper ends of the plungers 30 and to the crankshaft 36 to move the plungers up and down in the risers 12 and 14 during rotation of the crankshaft. The applicant assumes that in a particular application, the reciprocating pump will include a solar collector system and a battery pack that is charged by the solar collector system, providing power for operation of the electric motor 34. The reciprocating pump further includes a support platform 40, which is located above the upper ends of the first and second risers 12 and 14, and crankshaft bearings 42 mounted on a support platform to support the crankshaft with the possibility of rotation eniya. A casing 44 is provided to accommodate the crankshaft and connecting rods.

Возвратно-поступательный насос включает в себя систему 46 сбора жидкости, включающую в себя трубы 48 для сбора, которые обеспечивают слив жидкости, собранной в чашах 28 для сбора, и сливной трубопровод 50, в который стекает жидкость из труб 48 для сбора.The reciprocating pump includes a fluid collection system 46 including collection pipes 48 that drain the liquid collected in the collection cups 28 and a drain pipe 50 into which fluid flows from the collection pipes 48.

Клапанный узел расположен в резервуаре 55 с жидкостью, например, с перекачиваемой водой, и содержит трубный клапанный корпус 52, который проходит между нижними концами нижних трубных участков 12.2 и 14.2 первого и второго стояков. В частности, корпус образует первую клапанную камеру 54 и вторую клапанную камеру 56, которые изолированы друг от друга разделительной стенкой 57. Разделительная стенка 57 имеет форму диска и образует центральное отверстие. Первая клапанная камера 54 находится в сообщении по потоку со вторым стояком 14 через перепускной трубопровод 16, тогда как вторая клапанная камера 56 находится в сообщении по потоку с первым стояком 12 через перепускной трубопровод 18.The valve assembly is located in a reservoir 55 with a liquid, for example, pumped water, and comprises a pipe valve body 52 that extends between the lower ends of the lower pipe sections 12.2 and 14.2 of the first and second risers. In particular, the housing forms a first valve chamber 54 and a second valve chamber 56, which are isolated from each other by a partition wall 57. The partition wall 57 has a disk shape and forms a central hole. The first valve chamber 54 is in fluid communication with the second riser 14 through the bypass pipe 16, while the second valve chamber 56 is in fluid communication with the first riser 12 through the bypass pipe 18.

Клапанный корпус образует первое выпускное отверстие 58 и первое всасывающее отверстие 60 в первой клапанной камере 54. Выпускное отверстие 58 ведет в перепускной трубопровод 16, тогда как всасывающее отверстие 60 находится в перекачиваемой воде 55.The valve body forms a first outlet 58 and a first suction port 60 in the first valve chamber 54. The outlet 58 leads to the bypass 16, while the suction port 60 is in the pumped water 55.

Клапанный корпус образует второе выпускное отверстие 62 и второе всасывающее отверстие 64 во второй клапанной камере 56. Выпускное отверстие 62 ведет в перепускной трубопровод 18, тогда как всасывающее отверстие 64 находится в перекачиваемой воде 55.The valve body forms a second outlet 62 and a second suction port 64 in the second valve chamber 56. The outlet 62 leads to the bypass 18, while the suction port 64 is in the pumped water 55.

Клапанный узел включает в себя первый комплект клапанов для управления потоком воды через клапанную камеру 54, содержащий односторонний выпускной клапан 66, расположенный в выпускном отверстии 58, и односторонний всасывающий клапан 68, расположенный во всасывающем отверстии 60. В частности, выпускной клапан 66 позволяет поток воды из клапанной камеры 54 в перепускной трубопровод 16, но предотвращает обратный поток, тогда как всасывающий клапан 68 позволяет поток воды 55 в клапанную камеру 54 через всасывающее отверстие 60, но предотвращает обратный поток.The valve assembly includes a first set of valves for controlling the flow of water through the valve chamber 54, comprising a one-way exhaust valve 66 located in the outlet 58, and a one-way suction valve 68 located in the suction port 60. In particular, the exhaust valve 66 allows water flow from the valve chamber 54 to the bypass 16, but prevents backflow, while the suction valve 68 allows the flow of water 55 to the valve chamber 54 through the suction port 60, but prevents the return flow.

Клапанный узел включает в себя второй комплект клапанов для управления потоком воды через клапанную камеру 56, содержащий односторонний выпускной клапан 70, расположенный в выпускном отверстии 62, и односторонний всасывающий клапан 72, расположенный во всасывающем отверстии 64. В частности, выпускной клапан 70 позволяет поток воды из клапанной камеры 56 в перепускной трубопровод 18, но предотвращает обратный поток, тогда как всасывающий клапан 72 позволяет поток воды из резервуара 55 в клапанную камеру 56 через всасывающее отверстие 64, но предотвращает обратный поток.The valve assembly includes a second set of valves for controlling the flow of water through the valve chamber 56, comprising a one-way exhaust valve 70 located in the outlet 62 and a one-way suction valve 72 located in the suction port 64. In particular, the exhaust valve 70 allows water flow from the valve chamber 56 to the bypass pipe 18, but prevents backflow, while the suction valve 72 allows the flow of water from the reservoir 55 to the valve chamber 56 through the suction port 64, but prevents schaet backflow.

Первый перепускной трубопровод 16 проходит между первым выпускным отверстием 58 и нижним трубным участком 14.2 вертикального стояка 14, обеспечивая сообщение по потоку между водой в первой клапанной камере 54 и водяным столбом во втором стояке 14.The first bypass pipe 16 extends between the first outlet 58 and the lower pipe portion 14.2 of the riser 14, providing a flow communication between the water in the first valve chamber 54 and the water column in the second riser 14.

Второй перепускной трубопровод 18 проходит между вторым выпускным отверстием 62 и нижним трубным участком 12.2 вертикального стояка 12, обеспечивая сообщение по потоку между водой во второй клапанной камере 56 и водой в первом стояке 12.A second bypass pipe 18 extends between the second outlet 62 and the lower pipe section 12.2 of the riser 12, providing a flow communication between the water in the second valve chamber 56 and the water in the first riser 12.

Клапанный узел дополнительно включает в себя первый поршень 74 и второй поршень 76, которые соединены друг с другом жестким поршневым штоком 78, который продолжается между противоположными внутренними сторонами поршней и который проходит через центральное отверстие, образованное для него в разделительной стенке 57. В отверстии разделительной стенки обеспечено водонепроницаемое уплотнение, и поршневой шток 78 принят в нем с возможностью скольжения. Конструкция выполнена так, что поршни выполнены с возможностью линейного возвратно-поступательного скользящего перемещения в клапанном корпусе. На внешние стороны поршней 74 и 76 воздействуют столбы воды в первом и втором стояках 12 и 14 соответственно. Таким образом, поршневой шток 78 выполнен с возможностью передачи усилия, оказываемого на один из поршней столбом воды, воздействующим на поршень, на другой поршень и, следовательно, на столб воды, упирающийся в другой поршень, как будет более подробно рассмотрено ниже.The valve assembly further includes a first piston 74 and a second piston 76, which are connected to each other by a rigid piston rod 78, which extends between the opposing internal sides of the pistons and which passes through a central hole formed therefor in the separation wall 57. In the opening of the separation wall a waterproof seal is provided, and the piston rod 78 is slideable therein. The design is such that the pistons are made with the possibility of linear reciprocating sliding movement in the valve body. Outsides of the pistons 74 and 76 are affected by water columns in the first and second risers 12 and 14, respectively. Thus, the piston rod 78 is configured to transmit the force exerted on one of the pistons by a column of water acting on the piston, on the other piston and, therefore, on the water column resting on the other piston, as will be discussed in more detail below.

В первом режиме работы возвратно-поступательного насоса, как проиллюстрировано на Фигуре 1, коленчатый вал 36 перемещает плунжер 30 вниз в столб воды в первом стояке 12, тем самым вызывая смещение поршня 74 влево в блокирующее положение в клапанной камере 54, в котором блокируется поток воды между всасывающим отверстием 60 и выпускным отверстием 58 клапанной камеры 54. Столб воды в первом стояке 12, воздействующий на поршень 74, приводит к тому, что усилие столба воды, воздействующего на поршень 74, передается на поршень 76 через поршневой шток 78, тем самым также смещая поршень 76 влево и оказывая подъемное усилие на столб воды во втором стояке 14. Столб воды во втором стояке 14 поднимается на ту же величину, на которую плунжер 30 опустил столб воды в первом стояке 12, вызывая подъем плунжера 30 во втором стояке 14. Плунжер в стояке 14 поднимается в положение, в котором верхняя концевая область плунжера 30 поднимается над верхним концом 26 стояка 14, так что щели 31 размещаются над верхним концом 26, в результате чего вода, вытесняемая вверх в стояке 14, выпускается из трубопровода через щели 31 в чашу 28 для сбора воды, расположенную на верхнем конце стояка 14. Выпущенная вода течет по соответствующей трубе для сбора воды в сливной трубопровод 50.In the first operating mode of the reciprocating pump, as illustrated in Figure 1, the crankshaft 36 moves the plunger 30 down into the water column in the first riser 12, thereby causing the piston 74 to shift to the left to a blocking position in the valve chamber 54, in which the flow of water is blocked between the suction port 60 and the outlet 58 of the valve chamber 54. The water column in the first riser 12 acting on the piston 74 causes the force of the water column acting on the piston 74 to be transmitted to the piston 76 through the piston rod 78, thereby also moving the piston 76 to the left and exerting a lifting force on the water column in the second riser 14. The water column in the second riser 14 rises by the same amount as the plunger 30 lowered the water column in the first riser 12, causing the plunger 30 to rise in the second riser 14 The plunger in the riser 14 rises to a position in which the upper end region of the plunger 30 rises above the upper end 26 of the riser 14, so that the slots 31 are placed above the upper end 26, as a result of which water displaced upward in the riser 14 is discharged from the pipeline through the slots 31 into bowl 28 for sat pa water disposed on the upper end of the riser 14. Released water flows through the corresponding pipe to collect water in the drain piping 50.

В первом режиме работы возвратно-поступательного насоса смещение поршня 76 влево приводит к падению давления в клапанной камере 56, вызывающему всасывание в камере, что приводит к всасыванию одностороннего всасывающего клапана 72 в открытое положение, позволяющее поток воды из резервуара 55 в клапанную камеру 56 через всасывающее отверстие 64. Падение давления в клапанной камере 56 также приводит к всасыванию одностороннего выпускного клапана 70 в его закрытое положение, предотвращающее поток воды в перепускной трубопровод 18. Кроме того, вода устремляется в перепускной трубопровод 18, оказывая закрывающее усилие на выпускной клапан 70.In the first operating mode of the reciprocating pump, displacement of the piston 76 to the left leads to a pressure drop in the valve chamber 56, causing suction in the chamber, which leads to the suction of the one-way suction valve 72 to the open position, allowing water to flow from the reservoir 55 into the valve chamber 56 through the suction hole 64. The pressure drop in the valve chamber 56 also leads to the suction of the one-way exhaust valve 70 in its closed position, preventing the flow of water into the bypass pipe 18. In addition, water stremlyaetsya in the bypass conduit 18, exerting the closing force on the outlet valve 70.

Во втором режиме работы возвратно-поступательного насоса, как проиллюстрировано на Фигуре 2, коленчатый вал 36 перемещает плунжер 30 вниз в столб воды во втором стояке 14, тем самым вызывая смещение поршня 76 вправо в блокирующее положение в клапанной камере 56, в котором блокируется поток воды между всасывающим отверстием 64 и выпускным отверстием 62 клапанной камеры 56. Столб воды в стояке 14, воздействующий на поршень 76, приводит к тому, что усилие столба воды, воздействующего на поршень 76, передается на поршень 74 через поршневой шток 78, тем самым смещая поршень 74 вправо и оказывая подъемное усилие на столб воды в первом стояке 12. Столб воды в первом стояке 12 поднимается на ту же величину, на которую плунжер 30 опустил столб воды во втором стояке 14, вызывая подъем плунжера 30 в первом стояке 12. Плунжер в стояке 12 поднимается в положение, в котором верхняя концевая область плунжера 30 поднимается над верхним концом 24 стояка 12, так что щели 31 размещаются над верхним концом 24, в результате чего вода, вытесняемая вверх в первом стояке 12, выпускается из трубопровода через щели 31 в чашу 28 для сбора воды, расположенную на верхнем конце первого стояка 12. Выпущенная вода течет по соответствующей трубе для сбора воды в сливной трубопровод 50.In the second operating mode of the reciprocating pump, as illustrated in Figure 2, the crankshaft 36 moves the plunger 30 down into the water column in the second riser 14, thereby causing the piston 76 to shift to the right to a blocking position in the valve chamber 56, in which the flow of water is blocked between the suction hole 64 and the outlet 62 of the valve chamber 56. The column of water in the riser 14 acting on the piston 76 causes the force of the column of water acting on the piston 76 to be transmitted to the piston 74 through the piston rod 78, thereby by moving the piston 74 to the right and exerting a lifting force on the water column in the first riser 12. The water column in the first riser 12 rises by the same amount as the plunger 30 lowered the water column in the second riser 14, causing the plunger 30 to rise in the first riser 12. The plunger in the riser 12 rises to a position in which the upper end region of the plunger 30 rises above the upper end 24 of the riser 12, so that the slots 31 are placed above the upper end 24, as a result of which water displaced upward in the first riser 12 is discharged from the pipeline through the slots 31 into bowl 28 to collect ode disposed at the upper end of the first riser 12. Released water flows through the corresponding pipe to collect water in the drain piping 50.

Во втором режиме работы возвратно-поступательного насоса, смещение поршня 74 вправо приводит к падению давления в клапанной камере 54, вызывающему всасывание в клапанной камере, что приводит к всасыванию одностороннего всасывающего клапана 68 в открытое положение, позволяющее поток воды из резервуара 55 в клапанную камеру 54 через всасывающее отверстие 60. Падение давления в клапанной камере 54 также приводит к всасыванию одностороннего выпускного клапана 66 в его закрытое положение, предотвращающее поток воды в перепускной трубопровод 16. Кроме того, вода устремляется в перепускной трубопровод 16, оказывая закрывающее усилие на выпускной клапан 66.In the second mode of operation of the reciprocating pump, the displacement of the piston 74 to the right leads to a pressure drop in the valve chamber 54, causing suction in the valve chamber, which leads to the suction of the one-way suction valve 68 in the open position, allowing water to flow from the reservoir 55 into the valve chamber 54 through the suction port 60. The pressure drop in the valve chamber 54 also leads to the suction of the one-way exhaust valve 66 to its closed position, preventing the flow of water into the overflow pipe 16. The e, the water flows into the bypass conduit 16, exerting the closing force on the outlet valve 66.

Следует понимать, что столбы воды в стояках 12 и 14 поднимаются и опускаются чередующимся маятниковым образом при поочередном воздействии плунжеров 30 на столбы воды. В связи с этим вода, всасываемая в камеры 54 и 56 в первом и втором режимах работы возвратно-поступательного насоса, как описано выше, поочередно направляется по перепускным трубопроводам 16 и 18 в стояки 14 и 12 соответственно при переключении насосного действия поршней 74 и 76 слева направо и наоборот. Вода, всасываемая в клапанные камеры 54 и 56, заменяет воду, выталкиваемую из верхних концов стояков 12 и 14.It should be understood that the water columns in the risers 12 and 14 rise and fall in an alternating pendulum manner with the alternating action of the plungers 30 on the water columns. In this regard, the water sucked into the chambers 54 and 56 in the first and second modes of operation of the reciprocating pump, as described above, is alternately directed through the bypass pipes 16 and 18 to the risers 14 and 12, respectively, when switching the pump action of the pistons 74 and 76 on the left to the right and vice versa. Water sucked into the valve chambers 54 and 56 replaces the water pushed from the upper ends of the risers 12 and 14.

Со ссылкой на Фигуры 8 и 9 чертежей другой вариант выполнения возвратно-поступательного насоса в соответствии с изобретением обозначен ссылочной позицией 100.With reference to Figures 8 and 9 of the drawings, another embodiment of a reciprocating pump in accordance with the invention is indicated by reference numeral 100.

Возвратно-поступательный насос 100 работает по тому же принципу, что и возвратно-поступательный насос 10, с единственным отличием, заключающимся в том, что возвратно-поступательный насос 100 использует другое средство передачи усилия для передачи усилия, оказываемого на один из поршней столбом воды, воздействующим на поршень, на другой поршень и, следовательно, на столб воды, упирающийся в другой поршень. В связи с этим на Фигурах 8 и 9 те же и/или подобные ссылочные позиции используются для обозначения элементов возвратно-поступательного насоса 100, которые аналогичны и/или подобны элементам возвратно-поступательного насоса 10. На Фигурах 8 и 9 показаны только нижние концы стояков 12 и 14 и клапанный узел, поскольку верхние области стояков 12 и 14 и приводной узел возвратно-поступательного насоса 100 идентичны верхним областям стояков 12 и 14 и приводному узлу возвратно-поступательного насоса 10.The reciprocating pump 100 operates on the same principle as the reciprocating pump 10, with the only difference being that the reciprocating pump 100 uses another means of transmitting force to transmit the force exerted on one of the pistons by a column of water, acting on the piston, on another piston and, therefore, on a column of water abutting against another piston. In this regard, in Figures 8 and 9, the same and / or similar reference numbers are used to indicate elements of the reciprocating pump 100 that are similar and / or similar to the elements of the reciprocating pump 10. In Figures 8 and 9, only the lower ends of the risers are shown 12 and 14 and the valve assembly, since the upper regions of the risers 12 and 14 and the drive assembly of the reciprocating pump 100 are identical to the upper regions of the struts 12 and 14 and the driving assembly of the reciprocating pump 10.

Возвратно-поступательный насос 100 имеет клапанный узел 120, расположенный в нижней концевой области первого и второго стояков 12, 14. Вместо поршневого штока 78 возвратно-поступательного насоса 10 клапанный узел 120 включает в себя систему 178 передачи усилия, содержащую трубопровод 152, который проходит между клапанными камерами 54 и 56, и в котором в ряд расположено множество сфер 82 с возможностью перемещения во внутренней направляющей трубе 190. Направляющая труба 190 содержит смазочное масло для уменьшения трения при перемещении сфер в трубе. Система передачи усилия включает в себя первый толкающий шток 80.1, продолжающийся от внутреннего конца поршня 74, и второй толкающий шток 80.2, продолжающийся от внутреннего конца поршня 76, причем толкающие штоки 80.1 и 80.2 имеют упорные образования 82.1 и 82.2 соответственно для воздействия на сферы 82 на противоположных концах ряда сфер, находящихся в направляющей трубе 190. Сферы 82 образуют водонепроницаемое уплотнение в направляющей трубе 190 и работают подобно поршневому штоку 78 возвратно-поступательного насоса 10 для передачи усилия, оказываемого на поршень 74 и 76 столбами воды, воздействующими на него, друг на друга, как и в случае возвратно-поступательного насоса 10.The reciprocating pump 100 has a valve assembly 120 located in the lower end region of the first and second risers 12, 14. Instead of the piston rod 78 of the reciprocating pump 10, the valve assembly 120 includes a force transmission system 178 comprising a conduit 152 that extends between valve chambers 54 and 56, and in which a plurality of spheres 82 are arranged in a row to move in the inner guide pipe 190. The guide pipe 190 contains lubricating oil to reduce friction when moving the spheres in the pipe. The force transmission system includes a first pushing rod 80.1 extending from the inner end of the piston 74 and a second pushing rod 80.2 extending from the inner end of the piston 76, the pushing rods 80.1 and 80.2 having thrust structures 82.1 and 82.2, respectively, to act on the spheres 82 on opposite ends of a number of spheres located in the guide pipe 190. The spheres 82 form a watertight seal in the guide pipe 190 and work like the piston rod 78 of the reciprocating pump 10 to transmit the force exerted on the piston 74 and 76 with water columns acting on it, on each other, as in the case of a reciprocating pump 10.

Так как без воздействия внешних усилий вода в стояках 12 и 14 находится в равновесии, количество энергии, необходимое для перекачивания воды, относительно невелико, поскольку требуется только энергия достаточная для подъема измеренного объема перекачиваемой воды. Следует понимать, что размер и объемная производительность возвратно-поступательного насоса могут быть изменены в зависимости от требований области применения, в которой используется возвратно-поступательный насос.Since, without external forces, the water in the risers 12 and 14 is in equilibrium, the amount of energy required to pump the water is relatively small, since only enough energy is needed to raise the measured volume of pumped water. It should be understood that the size and volumetric capacity of the reciprocating pump can be changed depending on the requirements of the application in which the reciprocating pump is used.

Claims

1. A reciprocating pump for pumping liquid, containing:

a first working vertical pipe for holding the pumped liquid, the first pipe having an open upper end and a lower end, the upper end forming an outlet through which liquid is discharged from the first pipe under pressure;

a second working vertical pipe for holding the pumped liquid, the second pipe having an open upper end and a lower end, the upper end forming an outlet through which the liquid is discharged from the second pipe under pressure;

a valve assembly located in the lower end regions of the first and second pipelines, the valve assembly comprising:

a) a valve body forming a first valve chamber and a separate second valve chamber, which is isolated from the first valve chamber, the first valve chamber being in communication with the second pipe and forms a first outlet and a first suction port located in the source of pumped liquid, and the second valve chamber is in fluid communication with the first pipeline and forms a second outlet and a second suction hole located in the source is pumped oh fluid;

b) a first valve set comprising a first one-way exhaust valve in a first outlet to allow fluid to flow from the first valve chamber to the first bypass pipe, but to prevent backflow; and a first one-way suction valve in the first suction port to allow flow from a fluid source to the first valve chamber, but to prevent backflow;

c) a second set of valves, comprising a second one-way exhaust valve in the second outlet to provide fluid flow from the second valve chamber to the second bypass pipe, but to prevent backflow; and a second one-way suction valve in the second suction port to allow flow from a fluid source to the second valve chamber, but to prevent backflow;

d) a first piston arranged to move in the first valve chamber, wherein a column of fluid acts on the piston side in the first conduit, the first piston being movable between the first blocking position, in which the first piston blocks the fluid flow between the first suction port and the first an outlet, and a second open position in which a flow is possible between the first suction port and the first outlet;

e) a second piston arranged to move in the second valve chamber, wherein a liquid column in the second conduit acts on the side of the piston, the second piston being movable between the first blocking position, in which the second piston blocks the fluid flow between the second suction port and the second an outlet, and a second open position in which a flow is possible between the second suction port and the second outlet; and

f) force transfer means for transmitting force exerted on one of the pistons by a liquid column acting on the piston, on the other piston and, therefore, on the liquid column resting against the other piston,

a first bypass pipe extending between the first outlet and the second pipe, providing fluid communication between the liquid in the first valve chamber and the liquid in the second pipe;

a second bypass pipe extending between the second outlet and the first pipe, providing flow communication between the liquid in the second valve chamber and the liquid in the first pipe; and

a drive unit comprising:

a) a first plunger that is movably disposed in a first pipe at its upper end to provide a downward pumping force to a liquid in the first pipe;

b) a second plunger that is movably disposed in the second pipe at its upper end to provide a downward pumping force to the liquid in the second pipe; and

c) a drive means for moving the first and second plungers in an alternating reciprocating manner, in which the first plunger moves down, thereby exerting a downward pumping force on the liquid in the first pipe, while the second plunger simultaneously moves upward, allowing the liquid to escape from the upper the end of the second pipeline, and in which the second plunger then moves down, thereby exerting a downward pumping force on the liquid in the second pipeline, then as the first plunger simultaneously moves upward, allowing the release of fluid from the upper end of the first pipeline.

2. A reciprocating pump according to claim 1, wherein the reciprocating pump includes a U-shaped pipe, which includes first and second pipes provided with vertical risers of the U-shaped pipe, the valve body being provided in the lower pipe section, passing between the lower ends of the risers, and the lower pipeline section has a Central separator, which hermetically divides the lower pipeline section into two parts, which form the first and second valve chambers Corps.

3. The reciprocating pump according to claim 1 or 2, in which the drive means comprises an electric motor and a crankshaft that is driven by an electric motor, the plungers being connected to the crankshaft.

4. The reciprocating pump according to any one of paragraphs. 1-3, in which the first and second pipelines have a rigid hollow cylindrical structure at the upper ends.

5. The reciprocating pump according to claim 4, in which each plunger has a complementary cylindrical configuration that allows sliding reciprocating movement of the plungers in the first and second pipelines.

6. The reciprocating pump according to claim 5, wherein each plunger comprises a closed upper end and an open lower end and a hollow cylindrical body extending between the upper and lower ends, the upper end being connected to the crankshaft of the drive means.

7. The reciprocating pump according to claim 6, in which the outer diameter of the body of each plunger is slightly smaller than the inner diameter of the upper end regions of the first and second pipelines, thereby allowing sliding movement of the plunger in one of the first and second pipelines.

8. The reciprocating pump according to claim 7, in which the upper end region of the plunger body forms several outlet openings in the side wall through which liquid is discharged when the plunger moves upward and the upper end region of the plunger is raised to a position above the upper end of the first or second pipeline where the plunger is located.